[发明专利]用于相对于身体跟踪对象的跟踪设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于相对于身体跟踪对象的方法和系统，用于图像引导 手术。

背景技术

当前，主要存在基于红外(IR)摄像机(US581105)和基于电磁跟 踪(US8239001)的手术导航系统。它们需要特别设计的标记刚性地固定 在患者解剖结构上。对这些系统的配准和校准过程耗费宝贵的时间。这 导致宝贵的手术室(OR)和外科医生的时间损失。此外，手术导航系统 占据手术室中相当大的空间，并且因此医院需要保留用于这些系统的宝 贵手术室空间。

发明内容

根据本发明，这些目的借助于根据独立权利要求的跟踪设备和方法 来实现。

从属权利要求指本发明的进一步实施例。

在一个实施例中，跟踪步骤包括如下步骤：由所述传感器测量三维 表面；检测在测量的三维表面内身体的至少一个三维子表面和对象的至 少一个三维子表面；并且基于身体的所述至少一个三维子表面和对象的 所述至少一个三维子表面，计算在所述身体的所述三维模型中对象的相 对位置。优选地，在该实施例中计算相对位置的步骤包括基于身体的所 述至少一个三维子表面来确定在传感器坐标系统中所述身体的三维模型 的位置，并且基于对象的所述至少一个三维子表面来确定在传感器坐标 系统中对象的三维模型的位置。

在一个实施例中，传感器固定在对象上。

在一个实施例中，传感器固定在身体上。

在一个实施例中，传感器固定在跟踪区中，即在独立于身体或对象 的运动的第三坐标系统中。

在一个实施例中，跟踪步骤包括如下步骤：由所述传感器测量三维 表面；检测身体的至少一个三维子表面；并且基于身体的所述至少一个 三维子表面，计算在所述身体的所述三维模型中对象的相对位置，其中 传感器固定在对象上。在该实施例中，优选地，计算相对位置的步骤包 括，基于身体的所述至少一个三维子表面来确定在传感器坐标系统中所 述身体的三维模型的位置。

在一个实施例中，跟踪步骤包括如下步骤：由所述传感器测量三维 表面；检测对象的至少一个三维子表面；并且基于身体的所述至少一个 三维子表面，计算在所述身体的所述三维模型中对象的相对位置，其中 传感器固定在对象上。在该实施例中，优选地，计算相对位置的步骤包 括，基于对象的所述至少一个三维子表面来确定在传感器坐标系统中所 述对象的三维模型的位置。

在一个实施例中，身体的所述至少一个三维子表面是测量的身体的 三维表面的真子集，和/或对象的所述至少一个三维子表面是测量的对象 的三维表面的真子集。

在一个实施例中，身体和/或对象的所述至少一个三维子表面是固定 到身体和/或对象的形貌标记。

在一个实施例中，身体和/或对象的所述至少一个三维子表面另外由 与所述传感器一起的公共壳体中包括的光学摄像机来检测。

在一个实施例中，至少一种颜色或图案标记固定在身体和/或对象的 所述至少一个三维子表面的每一个的区域中，并且光学摄像机检测所述 至少一种颜色或图案标记。

在一个实施例中，该方法包括进一步的步骤，定义在所述身体的三 维模型中和/或在所述对象的三维模型中的至少一个点，并且检测在测量 的三维表面内与所述定义的至少一个点对应的身体和/或对象的所述至 少一个三维子表面。

在一个实施例中，该方法包括进一步的步骤：定义在所述身体的三 维模型中和/或在所述对象的三维模型中的至少一个点用于跟踪身体和/ 或对象的位置。

在一个实施例中，每一个点通过检测由所述传感器测量的三维表面 中的点来定义。

在一个实施例中，在检测指示事件时每一个点通过检测由所述传感 器测量的三维表面中的指示符部件的点来定义。优选地，指示符部件是 手的一个手指，并且指示事件是手的另一个手指的预定运动或位置。

在一个实施例中，点通过检测固定在对象上和/或在身体上的已知形 貌标记来自动检测。

在一个实施例中，点从与所述对象的所述三维模型相关的数据库接 收。

在一个实施例中，每一个点通过检测由与所述传感器一起的公共壳 体中包括的摄像机检测的光学颜色和/或光学图案来定义。

在一个实施例中，提供对象的三维模型的步骤包括将对象的配准模 型与由所述传感器测量的三维表面比较的步骤。